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三元复合驱采油污水阻垢缓蚀剂电化学分析

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三元 复合 采油 污水 阻垢缓蚀剂 电化学 分析
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大 庆 石 油 学 院 学 报 第36 卷 第 3期 2012 年6 月F T E 36 3 2012là°ù: 2011 11 03;I :任志平T€eº:张国成( 1967- ) ,男,硕士研究生,高级工程师,¯†z²ê£EÏK4ÈÄÐs张国成1, 谢 欣2( 1. 大庆油田有限责任公司资产设备管理部,黑龙江大庆 163113; 2. 东北石油大学科研处,黑龙江大庆 163318 )K 1:研制适用于三元复合驱采油污水工况条件下的 体缓蚀阻垢剂, 分析三元复合驱采油污水中 着温度增加, 20# 钢在采油污水的腐蚀速率呈增加趋势,极化曲线显示钝化区表面材料在表面高温下处于钝化状态,不同温度的电化学阻抗谱在高频区出现容抗弧,蚀率随、缓蚀率产生影响. 的三元复合驱采油污水处理.1 o M:采油污水; 腐蚀; 三元复合驱; 电化学特性; 缓蚀性能ÏmsË|: 4 ÓDSM’: A ÓcI|: 1000 1891( 2012) 03 0096 040 引言随着三元复合驱油技术在大庆油田的应用和推广,油田采出污水水质变差,水质成分趋于复杂:一方面,采出污水中存在大量的 2S、溶解氧和细菌等腐蚀介质,造成地面管线系统的腐蚀破坏;另一方面,大量的、、成垢离子受到温度、压力、配伍性等因素影响,污水回注过程中,管道系统的腐蚀与结垢问题严重影响油田的正常生产,进行三元复合驱污水阻垢和防腐技术的研究十分必要[ 1- 4] 污水循环系统中投加阻垢剂和缓蚀剂是解决结垢和腐蚀的有效方法[ 5] 6- 7] 8] 对三元复合驱采油污水的阻垢缓蚀剂报道较少,并且大多数研究只是单一考虑腐蚀或结垢因素,很少将两者统一考虑[ 9] 高含油量和大量悬浮物,制适合于工况条件下的 过极化曲线和电化学阻抗谱分析及面分析手段,考察污水体系中的缓蚀性能[ 10] 实验1. 1 ‹实验所用污水水样为大庆油田杏十二试验区联合站油田回注水,钢,化学组成成分(质量分数)为: C 0. 170% , . 200%, . 350% , S 0. 035%, P 0. 037% ,. 350% , . 250%, . 260% ,用环氧树脂封涂,露出金属表面积为1 800# 水磨砂纸逐级打磨,抛光后使试样底面光滑;将抛光后的试样用丙酮溶液清洗除油;最后用吹风机吹干并装入干燥袋里备用.vi²BžE=kuc²ê£Ö0c_©²K+ + 77 1 312. 83 10. 48 848. 45 191. 26 47. 45 409. 17#96#网络出版时间:20129:24网络出版地址:( 羟基亚乙基二膦酸( 咪唑啉季铵盐等成分进行复配,并选择可溶性聚乙烯醇作为载体,体缓蚀阻垢剂的制备工艺流程1. 2 !!电化学实验在恒温水浴中进行,实验使用 750电化学综合测试系统,输出电流为? 750 助电极为铂电极,参比电极选用饱和甘汞电极(所测的线性极化信号扫描范围为- 0. 1~ 0. 1 V,扫描速度为0. 167 10 实验结果与讨论温度、腐蚀介质种类、质量浓度、流动状况、材质表面状况、1 ÑÏKrT¥• 2S、溶解氧和细菌等介质,0# 钢在不同温度采油污水中的电化学极化曲线20# 钢分别在30, 60, 90 e 温度下三元复合驱采油污水的电化学极化曲线见图2,极化曲线拟合后的对应电化学参数见表 可以看出, 温度对20# 腐蚀电位发生明显负移,表明20# 钢在污水体系中的腐蚀趋势随温度升高而增大;温度升高到90 蚀速率不再增大反而减小. 60, 90 e 温度体系中的阳极极化曲线在- 0. 72. 66钝化区内电位不断上升,腐蚀电流密度基本不变,说明材料表面出现钝化膜,使电极表面处于钝化状态;当电位继续增大直至达到击穿电位时,钝化膜破裂,可以看出,温度升高污水体系能够产生钝化膜并降低腐蚀速度.ÄÐÄwLE†¥ÈÄЕ”T/ e T 蚀电位/ 蚀电流密度/( A# ) 腐蚀速率/( mm# )30 54. 36 - 0. 700 42 2. 337 9 0. 274 260 221. 53 - 0. 767 95 6. 631 9 0. 777 990 156. 19 - 0. 792 27 4. 886 9 0. 5732把 20# 钢分别在30, 60, 90 e 温度下的采油污水中放置 72 h,通过电子扫描电镜e 温度时,试样表面产生溃疡状腐蚀产物,大部分基体未被覆盖; 当60 e 温度时,腐蚀程度相对#97#第3期 张国成等:三元复合驱采油污水缓蚀阻垢剂电化学分析增加,大部分腐蚀产物脱落基体;当达到90 e 温度时,腐蚀产物形成比较致密的膜,获得膜层的电化学信息[ 11] 电极在不同温度下含有等质量浓度抗谱在高频区出现容抗弧,说明电极表面存在低双电层电容,增加膜阻抗,使金属在腐蚀介质中的腐蚀速率大幅度降低[ 12- 13] 据进行拟合,温度从20 e ,阻抗谱半圆直径增大,对应于电极的98, 211. 40, 535. 60, 1 673. 00 8 #知,随着温度增加,量浓度相同的情况下,温度越高,缓蚀率越高,说明 2 ÉiÏKrT¥•于污水管道的工作温度在60 e 左右,故选择在60 入不同质量浓度 的腐蚀电位差$明 较大程度上能够抑制腐蚀. 14] 着蚀率由27. 07%逐渐增大至78. 86% , 4 20# 钢在不同质量浓度 3 ÄÐÄwLE†¥ÈÄЕ” - 1)T 蚀电位/ A# )腐蚀速率/( ) 缓蚀率/ %0 156. 33 - 165. 78 - 0. 781 96 6. 772 2 0. 794 420 201. 73 - 227. 80 - 0. 752 17 4. 938 7 0. 579 0 27. 0740 252. 30 - 262. 70 - 0. 745 52 3. 563 7 0. 418 0 47. 3860 136. 45 - 142. 58 - 0. 697 80 3. 321 5 0. 389 6 50. 9580 212. 11 - 269. 52 - 0. 655 89 2. 108 5 0. 247 3 78. 量浓度越高,抗弧半径随量浓度升高明显增大,当质量浓度为60 量浓度达到80 L 后,阻抗值不再变化,钢在含有60 h 后,通过电子扫描电镜察其腐蚀形貌,位相对较负,而孔外腐蚀产物覆盖部分处于钝态,电位相对较正;蚀产物不断在孔口沉积导致孔内外的离子交换困难,产生浓度差电池最终造成腐蚀穿孔[ 15] 0, 80 L 时,金属表面腐蚀产物光滑致密,能够有效封闭腐蚀产物膜的缺陷.#98#大 庆 石 油 学 院 学 报 第36卷 2012年图5 20# 钢在不同质量浓度的油污水中及空白采油污水的 20# 钢在不同质量浓度的3 „ÏKrT¥•20# 钢线(60 e , 80 L)采油污水体系中的腐蚀介质主要为、离子, 、带电导电离子对缓蚀剂缓蚀效果也有影响. 0% . 0% 1. 5% . 6% 水溶液中的电化学阻抗可知, 3条电化学阻抗谱曲线同时出现 1个高频和1个低频容抗弧,低频容抗弧具有继续扩大的特点,说明溶液中6% . 0% 是由于随着溶液中量浓度的增加,试样表面更多被附,在 4. 6%3. 0% 1. 5% 性极化电阻最大,说明溶液中 的增加,降低金属的腐蚀速率,结论(1)在三元复合驱采油污水中,温度对20# 钢的腐蚀影响明显,腐蚀趋势随温度升高而增大;温度升高到90 油污水产生钝化膜并降低腐蚀速度.(2)不同温度时电化学阻抗谱曲线在高频区出现容抗弧,证明电极表面存在 附膜层,降低双电层电容,增加膜阻抗值,明3)随着蚀率由 27. 07%逐渐增大至 78. 86% ,当 0 抗不再变化,缓蚀率达到极值.(4)采油污水中的、量分数增加,缓蚀剂在污水中的电化学阻抗谱高频容抗弧降低,的加入降低污水体系的腐蚀速度,缓蚀率增大,表明•IÓD:[ 1] T J, H K, Z, et of of on in J] . , 2006, 48: 322- 342.[ 2] , , , et of 下转第109页)#99#第3期 张国成等:三元复合驱采油污水缓蚀阻垢剂电化学分析[ 4] J] 2011, 49( 5) : 4- 6.[ 5] J] 2009, 14( 2) : 2- 10.[ 6] J] 2007, 24( 2) : 47- 49.[ 7] J] 2006, 30( 5) : 72- 74.[ 8] 高微,单清林,J] 2008, 32( 3) : 71- 73.[ 9] J] 2006, 5( 3) : 2- 7.[ 10] J] 2010, 32( 3) : 147- 151.[ 11] 王秀芳, 姜建国, 胡乙川,J] 2002, 26( 2) : 46- 47.[ 12] J] 2004, 31( 2) : 50- 53.[ 13] 王兆安,M] 械工业出版社, 2009.[ 14] 周汉清,陶国彬,J] 2005, 29( 5) : 94- 95.[ 15] M] 学出版社, 2005.[ 16] 曹一江,陈国成,J]2006, 30( 2) : 70- 72.[ 17] M] 等教育出版社, 2003.[ 18] 张永强,邓少芝,王凯,J] 2002, 28( 11) : 17- 18.[ 19] E W, . M] . s, 2001.(上接第99页)J] . 2007, 46( 8) : 2243- 2248.[ 3] 朱殿瑞,王洪磊,J] 2011, 38( 2) : 232- 235.[ 4] 张丽馨,刘书孟,J] 2004, 28( 3) : 45.[ 5] J] 2005, 25( 2) : 75- 76.[ 6] G, , Y, et of J] . 2005, 21( 11) : 1193- 1199.[ 7] G, , Z, et - by J] . J. ( T , 2005, 732: 173- 182.[ 8] 杨士林,黄君礼,张玉玲,J] 2004, 36( 10) : 1363- 1364.[ 9] 郭书海,刘宇,胡金选,J] 然科学版, 2009, 29( 4) : 43- 44.[ 10] G. A in J] . 1999, 124( 1) : 43- 50.[ 11] , , , et T he of as by J] . 2010, 43( 2) : 1532- 2289.[ 12] , , E, et in : J] . 2009, 249( 3) : 922- 928.[ 13] M] 学工业出版社, 2008: 203- 205.[ 14] J] 990( 1) : 1- 9.[ 15] Y, Q. of J] . J. , 1982, 4:291- 301.#109#第3期 张安保等:基于9
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